左移右移运算符的探究

本文转载于：hgl868（哈哈，谢谢啦！！！）：http://blog.csdn.net/hgl868/article/details/7058909

关于逻辑移位、算术移位可参见迅雷深大笔试题部分。的一道题。

以前看到C++标准上说，移位运算符（<<、>>）出界时的行为并不确定：

The behavior is undefined if the right operand is negative, orgreater than or equal to the length in bits of the promoted left operand.

我当时也没有深究过这个问题。前几天有个网友来信问起这件事，我才发现，这和IntelCPU的移位运算有关。下面是那位网友的来信以及我的回复：

 

您好！运算符<<作为位操作中的高效的操作，但我遇到一个问题：下面在VC环境下发现一个很不明白的地方，下面标注。

#include <stdio.h>

void main()

{

   unsigned int i,j;

   i=35;

 

   //为什么下面两个左移操作结果不一样？

   j=1<<i;  // j为8

   j=1<<35; // j为0

}

不知是哪里没有理解对。

 

原因是这样的：i=35;j=1<<i;这两句在VC没有做优化的情况下，将被编译成下面的机器指令：

mov dword ptr [i],23h

mov eax,1

mov ecx,dword ptr [i]

shl eax,cl

mov dword ptr [j],eax

在shl一句中，eax=1，cl=35。而IntelCPU执行shl指令时，会先将cl与31进行and操作，以限制左移的次数小于等于31。因为35 & 31 =3，所以这样的指令相当于将1左移3位，结果是8。

而j=1<<35;一句是常数运算，VC即使不做优化，编译器也会直接计算1<<35的结果。VC编译器发现35大于31时，就会直接将结果设置为0。这行代码编译产生的机器指令是：

mov dword ptr [j],0

对上面这两种情况，如果把VC编译器的优化开关打开（比如编译成Release版本），编译器都会直接将结果设置为0。

所以，在C/C++语言中，移位操作不要超过界限，否则，结果是不可预期的。

下面是Intel文档中关于shl指令限制移位次数的说明：

The destination operand can be a register or a memory location.The count operand can be an immediate value or register CL. The count is maskedto 5 bits, which limits the count range to 0 to 31. A special opcode encodingis provided for a count of 1.

将1变为0，将0变为1

EG：

~(10011010)

(01100101)

注：

VC++编译器，计算～10，得出的结果是－11。为什么不是5呢

10的二进制表示为1010，按位取反应该为0101，也就是十进制的5，为什么会得出－11？

VC是32位编译器，所以

10 = 00000000 00000000 00000000   00001010

~10 = 11111111 11111111   11111111   11110101 =   -11

右移：

a>>b(将对象a右移b位)

右移时：移出的位就会被直接丢弃，而且a的值不会改变

对于有符号的数，如：long，int， short，char，右移时，符号位（最高位）一起移动，并且大多数C/C++编译器规定，如果原符号位最高位为1，那么右移时，最高位就补充1，原符号位为0，那么右移时，最高位就补0

#include <stdio.h>
void main()
{
	int i,m;
	unsigned j,n;
	i = 10; 
	j = 10;
	m = -10;
	n = -10;

	printf("i is :%d\n,j is :%d \n",i>>3, j>>3 );
	printf("m is :%d\n,n is :%d n is :%0x\n",m>>3, n>>3, n>>3);
}

运行结果：

由上可知：

int类型下（32位）：   10的存储情况：                              00000000   00000000   00000000   00001010

unsinged类型下（默认是unsigned int）：10的存储情况：00000000   00000000   00000000   00001010

当右移3位之后都变成了（高位补0）：                               00000000   00000000   00000000   00000001  

int类型的-10，（32位下），存储情况为：                         

                                     11111111  11111111  11111111  11110110

故：右移3位之后为：   11111111  11111111  11111111  11111110

如上，也就是-2的补码

unsigned类型的-10，对于这种情况，在存储的情况下，应该是当作没有符号位的，将最高位也算进去了：

所以-10的存储应该为：                                                            11111111  11111111  11111111  11110110（fffffff6）

所以右移3位之后（前面补的应该是0，因为是无符号的）故： 00011111  11111111  11111111  11111110（1ffffffe）

以十进制表示出来也就是上面的：536870910